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光热转换材料在相变储能领域的研究进展

精细化工 2024年第2期41卷 315-329页

作者：李紫琪林琳张健王卿平徐博张强北华大学吉林省木质材料科学与工程重点实验室吉林吉林132013 北华大学理学院吉林吉林132013 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004

相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合,可在增强吸光能力的同时将获得... 详细信息

相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合,可在增强吸光能力的同时将获得的能量存储在相变材料中,赋予复合相变材料高光热转换能力。该文对光热转换材料进行了分类,介绍了其光热转换机理、对紫外光-可见光-近红外光的吸收能力以及在相变领域的应用。此外,还阐述了光热复合相变材料的复合策略,包括浸渍法、溶胶-凝胶法、涂层法和改性微胶囊法,分析表明,不同复合策略下制备的光热复合相变材料的光吸收能力、导热系数、光热转换效率几乎都得到了提高。因此,将光热转换材料拓展到相变储能领域,将进一步优化太阳能资源。

关键词：相变材料光热转换材料光热复合相变材料复合策略光热转换效率

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基于X射线计算机断层扫描技术的重组竹湿热耦合老化评估

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复合材料学报 2018年第4期35卷 989-998页

作者：王卿平费本华蒋明亮刘杏娥杨淑敏国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室北京100102 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

为了预测重组竹制品在实际使用中的寿命,基于X射线计算机断层扫描技术(X-ray computed tomography technology,X-CT),采用标准BS EN 1087-1:1995作为重组竹湿热耦合老化条件,以其CT值和老化分析指标的数学模型评估重组竹湿热耦合老化后... 详细信息

为了预测重组竹制品在实际使用中的寿命,基于X射线计算机断层扫描技术(X-ray computed tomography technology,X-CT),采用标准BS EN 1087-1:1995作为重组竹湿热耦合老化条件,以其CT值和老化分析指标的数学模型评估重组竹湿热耦合老化后结构强度的损失。结果表明:重组竹老化后密度、内胶合强度和CT值均小于老化前,且老化前后差异显著。随老化时间增加,其密度、内胶合强度和CT值的损失均增加,且变化趋势基本一致,在1~2h阶段变化较大,在2.5~4.5h阶段变化较平缓,在老化4.5h时达到峰值;将CT值差值与密度差值拟合为线性模型,模型相关系数R^2=0.9270,验证模型R^2=0.9438。CT值差值与内胶合强度差值拟合为Allometric模型,模型相关系数R^2=0.9488,验证模型R^2=0.9439;竹材自身的植物学特征及重组竹压制工艺造成了试验数据离散及老化前后离散程度发生改变。可通过改善重组竹制备工艺提高其内部均匀性及降低老化前后离散程度变化,以提高模型预测精度。

关键词： X-CT技术重组竹湿热耦合老化密度内胶合强度

含三唑复合防腐剂及其竹处理材的金属腐蚀性能

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北京林业大学学报 2019年第10期41卷 128-136页

作者：王卿平曹金珍张景朋蒋明亮中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】探究三唑复合防腐剂及其竹处理材对金属连接件的腐蚀性和适用性,为选择处理设备材质和竹处理材防水涂层提供参考。【方法】参考GB/T 34726-2017《木材防腐剂对金属的腐蚀速率测定方法》和GB/T 34724-2017《接触防腐木材的金属... 详细信息

【目的】探究三唑复合防腐剂及其竹处理材对金属连接件的腐蚀性和适用性,为选择处理设备材质和竹处理材防水涂层提供参考。【方法】参考GB/T 34726-2017《木材防腐剂对金属的腐蚀速率测定方法》和GB/T 34724-2017《接触防腐木材的金属腐蚀速率加速测定方法》标准,测定复合防腐剂(有效成分:丙环唑-戊唑醇(PPZ-TEB)、碘丙炔基正丁氨基甲酸酯(IPBC)、异噻唑啉酮(CMIT-MIT))及其毛竹处理材对Q235碳钢、65Mn弹簧钢、304不锈钢、201不锈钢、H59黄铜、T2紫铜、7075铝合金和6061铝合金的金属腐蚀性。通过在竹材-金属组件表面涂刷水性聚氨酯漆、水性丙烯酸漆和木蜡油考察表面涂饰对防腐蚀效果的影响。【结果】(1)经复合防腐剂浸泡加速腐蚀后,304不锈钢、201不锈钢、6061铝合金和7075铝合金的金属腐蚀速率均为0;Q235碳钢和65Mn弹簧钢的金属腐蚀速率随时间增加保持不变,且腐蚀速率离散性前期较大,后期逐渐减小;H59黄铜和T2紫铜在制剂A(PPZ-TEB)、C(PPZ-TEB/CMIT-MIT)、CK1(CMITMIT)和CK2(素材)中浸泡腐蚀和与竹处理材接触腐蚀的金属腐蚀速率均为0,而浸泡在制剂B(PPZ-TEB/IPBC)中发生轻微腐蚀。(2)在与竹处理材接触加速腐蚀后,304不锈钢、201不锈钢、H59黄铜和T2紫铜的金属腐蚀速率为0;Q235碳钢和65Mn弹簧钢腐蚀速率随时间增加而减小并趋于平缓,且腐蚀程度明显大于防腐剂对金属的腐蚀;6061铝合金和7075铝合金发生轻微腐蚀。(3)不同复合制剂及其竹处理材对Q235碳钢和65Mn弹簧钢的腐蚀性分别为CK1>C> B> A> CK2,C> CK1> B> A> CK2。(4)在Q235碳钢和65Mn弹簧钢的竹材-金属组件表面涂饰水性聚氨酯漆、水性丙烯酸漆和木蜡油涂层后,竹处理材的金属腐蚀速率均有所下降,且木蜡油较水性聚氨酯漆和水性丙烯酸漆的防腐蚀效果更优。【结论】含三唑复合防腐剂及其竹处理材对304不锈钢和201不锈钢均无腐蚀。复合防腐剂及其竹处理材对H59黄铜和T2紫铜基本无腐蚀。复合防腐剂对Q235碳钢和65Mn弹簧钢的腐蚀速率随时间增加保持不变,而竹处理材腐蚀速率随时间增加而减小并趋于平缓,且前者小于后者。复合防腐剂对7075铝合金和6061铝合金无腐蚀,而竹处理材有轻微腐蚀。不同复合制剂及其竹处理材对Q235碳钢和65Mn弹簧钢的腐蚀性均为C> B> A。表面涂饰可降低竹处理材对金属的腐蚀性。

关键词：金属腐蚀性含三唑复合防腐剂竹材涂层

IPBC高效液相色谱分析方法及处理材抗流失性能

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北京林业大学学报 2021年第5期43卷 140-146页

作者：韩利平王卿平张景朋蒋明亮曹金珍中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】为了探究3-碘-2-丙炔基-丁基氨基甲酸酯(IPBC)制剂的抗流失性能,本研究建立IPBC含量的高效液相色谱(HPLC)分析方法,并对各处理材流失液中的IPBC含量进行测定,旨在确定IPBC制剂的抗流失性能。【方法】采用紫外检测器及C18色谱柱(... 详细信息

【目的】为了探究3-碘-2-丙炔基-丁基氨基甲酸酯(IPBC)制剂的抗流失性能,本研究建立IPBC含量的高效液相色谱(HPLC)分析方法,并对各处理材流失液中的IPBC含量进行测定,旨在确定IPBC制剂的抗流失性能。【方法】采用紫外检测器及C18色谱柱(150 mm×4.6 mm(内径),5μm),通过对检测波长、流动相组成及配比、柱温及流动相流速等色谱条件进行优化,确定分析IPBC的色谱条件,采用外标法对IPBC标准溶液进行检测,进行标准曲线相关系数、精密度、准确度等分析;参照国家标准GB/T 29905-2013《木材防腐剂流失率试验方法》进行流失试验,用所建立的分析方法测定各处理材中IPBC的流失率。【结果】HPLC检测IPBC含量的色谱条件为:乙腈–水(体积比为60∶40)为流动相,流速为1.0 mL/min,紫外检测波长为200 nm;IPBC标准溶液在5~80 mg/L浓度范围内,HPLC标准曲线的相关系数为0.9994,标准偏差0.05%,变异系数0.50%,样品的添加回收率为99.5%~100.4%;马尾松和辐射松处理材中IPBC的流失率随着IPBC浓度的增加而降低,马尾松的流失率为0.11%~1.99%,辐射松的流失率为0.10%~0.48%,毛竹处理材中IPBC的流失率随着IPBC浓度的增加而增加,流失率为3.11%~7.08%;IPBC制剂处理材的平均流失率高于IPBC/PPZ-TEB复合制剂处理材的平均流失率;微乳D制剂处理材IPBC的流失率高于IPBC乙醇溶液处理材的流失率;经过木蜡油表面涂饰的IPBC制剂处理材的流失率低于未涂饰的IPBC制剂处理材的流失率。【结论】采用HPLC测定IPBC的含量,标准曲线相关系数好,精密度和准确度高,可用于IPBC的含量分析;IPBC制剂的抗流失性能较好,其在马尾松、辐射松、毛竹处理材中的流失率均低于7.1%;通过与其他成分复合或木蜡油进行表面涂饰可以提高IPBC制剂的抗流失性能。

关键词：木竹材 IPBC 高效液相色谱抗流失性

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基于CT技术的古琴琴腔构造无损检测研究

光谱学与光谱分析 2015年第12期35卷 3519-3523页

作者：赵德达刘杏娥杨淑敏于伸田根林马建锋王卿平国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室北京100102 东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

古琴的材质特性及制作工艺影响着古琴的品质,同时古琴形制与琴腔布局关系到古琴工艺的完善与传承,因此在不破坏古琴结构的前提下获取内部琴腔特征与参数十分重要。利用CT无损检测技术对古琴整体进行扫描,得到了琴腔构造断层图,从而研究... 详细信息

古琴的材质特性及制作工艺影响着古琴的品质,同时古琴形制与琴腔布局关系到古琴工艺的完善与传承,因此在不破坏古琴结构的前提下获取内部琴腔特征与参数十分重要。利用CT无损检测技术对古琴整体进行扫描,得到了琴腔构造断层图,从而研究了古琴面板木纹纹理、面板底板的连接方式和内部缺陷,并运用Mimics软件中的面绘制法实现了古琴琴腔构造的三维重建,使CT断层扫描图像由二维转换为三维立体,更加完整全面地展现古琴琴腔构造形态,最后获得古琴具体琴腔尺寸。实验研究表明,仲尼式与落霞式古琴琴腔构造差异显著,其中仲尼式琴腔表面起伏变化较大,落霞式琴腔表面趋于平缓;仲尼式琴腔体积小于落霞式,琴项位对比明显。通过利用CT无损检测技术实现了对古琴内部信息的准确获取,这对于探究古琴的制作工艺及质量检测起到重要的技术支撑作用,同时也为其他传统珍贵器具内部结构的无损研究提供参考依据。

关键词： CT技术无损检测三维重建古琴琴腔构造

基于X射线CT技术快速检测不同含水率状态下的毛竹密度

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光谱学与光谱分析 2016年第6期36卷 1899-1903页

作者：王卿平刘杏娥张桂兰杨淑敏田根林尚莉莉马建锋内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院内蒙古呼和浩特010018 国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室北京100102

密度是竹材材性的重要指标之一,与竹材诸多物理力学性质紧密相关,且测定结果因含水率状态不同而不同。基于X射线计算机断层扫描(X-CT)技术,比较了不同竹龄毛竹全干、气干、饱水状态下CT值的差异程度,除4年生和10年生毛竹CT值差异较大以... 详细信息

密度是竹材材性的重要指标之一,与竹材诸多物理力学性质紧密相关,且测定结果因含水率状态不同而不同。基于X射线计算机断层扫描(X-CT)技术,比较了不同竹龄毛竹全干、气干、饱水状态下CT值的差异程度,除4年生和10年生毛竹CT值差异较大以外,其余竹龄CT值差异较小;分别在全干、气干、饱水状态下对所测定的CT值与相应状态下毛竹的密度进行拟合建模,同时还对不同含水率梯度状态下的CT值与密度进行拟合建模,进而系统分析了不同竹龄毛竹在单一含水率状态下和不同含水率梯度状态下CT值与密度之间的关系;对不同竹龄毛竹全干状态下相对竹青径向位置的CT值进行了拟合,依据CT值与密度之间的关系,解释说明了毛竹径向密度因竹龄不同所产生差异的原因。试验结果表明,毛竹全干、气干、饱水密度与相应的CT值之间均存在线性关系,且拟合斜率相近;在所选含水率梯度状态下毛竹密度与CT值之间存在线性关系,且密度与CT值关系受水分影响较小,回归方程为:D=0.001 H+1.003 2,R^2=0.968 3(D为密度,H为CT值),验证模型决定系数R^2=0.974 3;不同竹龄毛竹全干状态下竹青、竹黄处密度差异较小,而在竹肉处差异较大。这些结果为实现快速检测毛竹在不同含水率状态下的密度提供了技术支持和数据参考,同时X射线计算机断层扫描(X-CT)技术也为深入研究竹材材性和构造提供了一种切实可行的新途径。

关键词： X射线计算机断层扫描(X-CT)技术密度检测毛竹含水率

基于等效代换法激光切削桦木极速燃烧特性的研究

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林业工程学报 2024年

作者：李庆增赵昊民赵洪刚王卿平齐华春刘明利北华大学材料科学与工程学院大连高新技术产业园区凌水街道办事处

以桦木为研究对象，探索木材在激光作用下的本质机理。根据提出的木材极速燃烧特性理念，研究激光切削木材时的当量能量占比，从而提高生产过程中的激光切削效率。根据质量-能量守恒定律，利用等效代换法，将作用在木材4个不同区域上的... 详细信息

以桦木为研究对象，探索木材在激光作用下的本质机理。根据提出的木材极速燃烧特性理念，研究激光切削木材时的当量能量占比，从而提高生产过程中的激光切削效率。根据质量-能量守恒定律，利用等效代换法，将作用在木材4个不同区域上的能量占比来体现木材极速燃烧的特性，并得到了当量能效占比的计算方法。通过11%含水率和绝干材的对比试验，分析激光功率45.5和130.0 W时，切削区、影响区当量能量占比各占50%左右，而78.0 W时切缝处木材和水分当量能量占比之和较高，接近60%，说明激光能量78.0 W时切缝处木材极速燃烧最充分，激光能量利用率较高。130.0 W时影响区水分消耗能量占比较大，说明激光功率较大时影响区较宽，木材极速燃烧不充分；45.5 W时影响区木材消耗能量占比较大、水分消耗能量占比略小，说明激光功率较小时，影响区宽度较小，木材炭化现象明显一些，即不完全燃烧程度较小，影响区木材极速燃烧较为充分。采用CAM1390型激光机对含水率11%的桦木进行弦切面顺纹切削，在78.0 W左右的功率下极速燃烧更充分，能源利用率高。

关键词：激光桦木极速燃烧特性等效代换法

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微胶囊技术在沥青道路维护中的研究进展

应用化工 2021年第S2期50卷 350-354页

作者：宋季军刘明利王卿平齐华春李春风北华大学材料科学与工程学院吉林吉林132013

经过近半个世纪的发展,微胶囊技术已广泛应用于纺织、生物医药、包装、食品、高分子材料等领域。将微胶囊技术应用到沥青道路的维护中,可以提高沥青路面的使用寿命和修复能力。微胶囊技术与普通的路面修复技术相比具有及时性、可调控性... 详细信息

经过近半个世纪的发展,微胶囊技术已广泛应用于纺织、生物医药、包装、食品、高分子材料等领域。将微胶囊技术应用到沥青道路的维护中,可以提高沥青路面的使用寿命和修复能力。微胶囊技术与普通的路面修复技术相比具有及时性、可调控性、节能环保等优点。根据微胶囊技术的发展和应用,结合沥青道路中的实际情况,从芯壁材的选择、芯壁比、终点pH值、乳化转速、等影响因素对原位聚合法进行解析,对微胶囊在沥青道路的维护中常用的结构和性能表征进行系统的总结,最后综述了目前微胶囊技术在沥青路面维护中的具体应用。

关键词：微胶囊技术沥青路面维护原位聚合

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计算机断层扫描马尾松缺陷及其图像解译

北京林业大学学报 2024年第10期46卷 144-152页

作者：刘晨君杨淑敏薛紫荞尚莉莉刘杏娥王卿平赵德达国际竹藤中心国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 北华大学材料科学与工程学院吉林长春132013 中国农业科学院农业信息研究所北京100081

【目的】通过解译计算机断层扫描(CT)图像获取马尾松原木的缺陷类型、空间分布和形态特征,以实现目标缺陷的三维重建,为CT技术在木质材料中的应用提供技术支撑。【方法】设置合理的扫描参数快速完成马尾松原木扫描。针对CT扫描获取的马... 详细信息

【目的】通过解译计算机断层扫描(CT)图像获取马尾松原木的缺陷类型、空间分布和形态特征,以实现目标缺陷的三维重建,为CT技术在木质材料中的应用提供技术支撑。【方法】设置合理的扫描参数快速完成马尾松原木扫描。针对CT扫描获取的马尾松原木缺陷图像,采用曲率各向异性扩散滤波去除噪声,选取合理阈值进行阈值分割,实现裂纹、虫眼的分割;采用参数形变模型算法,实现节子的分割。利用Mimics软件,通过三维区域生长法建立裂纹、虫眼的三维模型;基于MITK Workbench软件,通过VTK三维可视化面绘制中的移动立方体算法建立节子的三维模型。【结果】阈值分割法、参数形变模型法能快速准确地识别原木内部缺陷并提取缺陷特征信息,具有较高的识别效率和精度,相对误差较小,在3.63%~10.36%范围内波动。三维区域生长法和移动立方体算法实现了原木内部裂纹、虫眼和节子的三维重建,能够快速获取缺陷的空间分布、结构特征,并量化特征信息。【结论】本研究提出的分析方法适用于不同缺陷的图像分割和三维可视化,可以获取缺陷在马尾松原木中的空间分布位置与特征参数,缺陷检测准确率高。研究结果为木材保护和木材利用的改进提供了技术支撑。

关键词：缺陷断层扫描节子图像分割三维可视化算法